Guide de Projet: Démonstration Panneau Solaire Photovoltaïque

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1 Guide de Projet: Démonstration Solaire Photovoltaïque 270 Rookwood Avenue Fredericton, NB E3B 2M2 1 (877) contact@thegaiaproject.ca

2 Démonstration de Solaire Photovoltaïque Un guide à la délivrance d un projet de panneau solaire photovoltaïque Tous droits réservés Dernière mise à jour le 7 juillet Toute reproduction des documents de, à des fins commerciales, est strictement interdite sans l'obtention préalable d'une permission sous forme écrite. est un organisme à but non lucratif qui se consacre à fournir des expériences d'apprentissage par projet sur les thèmes de l'énergie, l'environnement et l'ingénierie viable. Nous avons développé des projets, offert du développement professionnel, ainsi que du support technique et de l'appui continu aux enseignant(e)s et élèves durant leurs démarches de projet. Nos projets visent à respecter trois principes clés, symbolisant notre devise d'environnementalisme réaliste. 1. Prise de décisions appuyées par des données Nous voulons que les élèves expliquent et quantifient l'effet de chacune de leurs décisions adoptées pour mener à une solution finale. 2. Évaluation économique Nous voulons que les élèves puissent évaluer la rentabilité des solutions proposées et être en mesure d'optimiser les projets sous des budgets limités. 3. Évaluation de l impact environnemental et du cycle de vie Nous voulons que les élèves adoptent une approche holistique dans le cadre des projets en observant le cycle vital complet des solutions, c'est-à-dire du berceau au tombeau, plutôt que de se limiter à la phase d'utilisation, et réaliser que la réduction des émissions de gaz à effet de serre n'est pas le seul problème environnemental Pour de plus amples informations, veuillez visiter le Rookwood Avenue Fredericton, NB E3B 2M2 Canada 1 (877) contact@thegaiaproject.ca Ce guide a été préparé grâce à l appui de: Ministère de l environnement La Fondation McCain Irving Oil La Fondation R. Howard Webster Dillon Consulting Airfire Telephone and Data Stantec TD Waterhouse Contribution sur la page couverture Solar Pergola, Barcelona photo by steel & silicon under a Creative Commons BY 2.0 Licence

3 Démonstration Solaire Photovoltaïque Dé monstration Solairé Photovoltaïqué Ce projet est une introduction au concept de la génération d électricité renouvelable, à travers l utilisation de technologie solaire photovoltaïque (PV). Au cours de ce projet, les élèves pourront créer un petit réseau solaire photovoltaïque, tester et prendre note des changements de performance avec plusieurs variables. L équipement nécessaire pour créer ce réseau solaire photovoltaïque: une batterie de. Afin de faire cela, la tension aux bornes du panneau solaire doit être plus grande que la tension à la batterie. Cette différence de tension crée un potentiel électrique, ce qui laisse passer les charges du panneau à la batterie. Il est possible de surcharger la batterie, alors il est nécessaire d installer un régulateur de charge. Cet appareil mesure la tension de la batterie, et rompt la connexion entre le panneau solaire et la batterie lorsque celle-ci atteint 14.2V (une batterie pleinement chargée). Finalement, la majorité de nos appareils électriques utilisent du courant alternatif (AC) de 110V, au lieu d un courant direct de. Nous allons alors utiliser un onduleur pour convertir notre source de 12 V DC en source AC de 110V. 1 Solaire Photovoltaïque CSE 40W charge Sunforce Onduleur 200W Fils électrique supplémentaire (si nécessaires) Thé orié Le panneau solaire photovoltaïque absorbe l énergie de la lumière en tant que photons provenant du soleil. En utilisant l effet photovoltaïque, il est possible de convertir une partie de l énergie qui se trouve dans la lumière en énergie électrique. L effet photovoltaïque produit du courant continu (DC). Seulement une partie infime de notre alimentation électrique est produite sous la forme de courant continu. L électricité générée est utilisée pour charger Cela se fait en utilisant le principe d un transformateur et en changeant de circuit. La tension est intensifiée en utilisant un transformateur électrique deux bobines de fil roulés autour d un centre magnétique. Le rapport de la première bobine à la deuxième est égale au rapport du nombre de tours de la première bobine au nombre de tours dans la deuxième bobine. Un circuit d échange est utilisé dans l onduleur afin de changer la direction à laquelle le courant passe à travers le transformateur à un taux de 60 cycles par seconde, afin d assurer que le courant qui résulte est alternatif, et à la fréquence standard de 60Hz. Ressources Additionnelles Courant Continu Flux de charges électriques dans une seule direction

4 Courant alternatif Le mouvement de charges change périodiquement de direction Assémblagé Les instructions suivantes sont seulement à utiliser avec le Solaire PV CSE 40W, le Charges Sunforce, la UB12220 et l onduleur 200W. Référez-vous aux guides d équipement individuels pour plus de détails. aux bornes positives et négatives. La borne négative est noire avec un moins (-) tandis que la borne positive est rouge avec un plus (+). 2. Connectez le Solaire PV CSE 40W au régulateur de charges. Assurezvous que les fils du régulateur de charges [3] sont attachés correctement au fils négatifs et positifs du panneau solaire PV [4]. Utilisez les connecteurs de fils à torsion pour faire la connexion[5]. 1. Connectez le régulateur de charges Sunforce à la batterie UB Assurez-vous que les bornes négatives et positives de la batterie [2] sont connectées aux bornes négatives et positives du régulateur de charge [1] respectivement. Utilisez les écrous et les boulons qui viennent avec la batterie pour faire la connexion [2]. Figure 3: Fils de réseau de panneau solaire à partir du régulateur de charges Figure 1: Battery Cords from Charge Controller Figure 4: Fils de réseau de panneau solaire à partir du panneau lui-même 2 Figure 2: Les fils de la batterie sont connectés Figure 5: Fils de panneau solaire et de régulateur de charges attachés ensemble

5 Démonstration Solaire Photovoltaïque 3. Connectez l onduleur 200W à la batterie. Assurez-vous que les crampons négatifs et positifs de l onduleur [6] sont connectés aux bornes négatives et positives de la batterie, respectivement [2]. un résultat égal ou un peu supérieur à la tension de la batterie elle-même. Ce résultat est expliqué par le fait que la tension ne peut être différent à deux points l un à côté de l autre dans un circuit si aucune résistance ne se trouve entre elles. Puisque le fin a une résistance infime, la tension devrait être pratiquement identique. 3 Figure 6: Crampons positifs et négatifs attachés aux bornes positives et négatives de la batterie, respectivement. Si vous mesurez la tension au point montré dans la Figure 9 [voir la fin du document], vous aurez des résultats plus intéressants. Ceci va montrer la tension produite par le panneau solaire PV. Nous devrions voir la tension commencer à 0V, puis s élever à un maximum de 17.5V pendant les périodes de production électrique maximale. Schéma du Circuit Le schéma du circuit complété devrait ressembler à celui présenté dans la Figure 7 [voir la fin du document]. Tésts Tension La tension peut être mesurée à plusieurs points à travers du circuit, en utilisant un multimètre digital ou une pince multimètre CC/CA. N utilisez pas le capteur Pasco V-I avec l Xplorer GLX puisqu il a une gamme de tensions maximale de +/- 10V, ce qui se trouve bien en dessous de ce à quoi nous nous attendons pour ce circuit. La tension est le potentiel électrique la force motrice du flux de charge et est utilisée surmonter la résistance électrique. Si vous mesurez la tension comme le montre la Figure 8 [voir la fin du document], vous devriez obtenir Courant Mesurer le courant est une activité plus utile que de mesurer la tension d un circuit, puisque la tension aux bornes d une batterie va seulement s accroître d un petit rien pendant qu elle charge. Par contre, le courant devrait changer de façon significative lorsque le panneau solaire PV est exposé à plus de lumière, et gagne dans sa capacité à produire plus de puissance. Le courant peut être mesuré en utilisant le multimètre digital, la pince multimètre CC/CA ou le capteur de courant élevé Pasco. N utilisez pas le capteur Pasco V-I avec l Xplorer GLX puisqu il a un courant maximal de +/- 1A ce qui se trouve au-dessous de ce à quoi nous nous attendons. Encore une fois, nous pouvons mesurer le courant à plusieurs endroits dans le circuit. Au point montré dans la Figure 10 [voir la fin du document], nous verrons le montant de courant généré par le panneau solaire et qui est envoyé à la batterie. Si la batterie est

6 pleinement chargée, le panneau solaire est déconnecté, et nous verrons un courant de 0A, puisque les charges ne se déplacent pas. Si vous mesurez le courant au point montré dans la Figure 11 [voir la fin du document], vous devriez obtenir un résultat qui est similaire à celui calculé dans la Figure 10. La raison pour cela est que le régulateur de charges prend la tension produite par le panneau solaire PV (maximum de 17.5V), et la converti à un voltage aux bornes de la batterie. Puisque le montant de puissance produit ne change pas, et que: Puissance (Watts) = Tension (Volts) x Courant (Ampères) Nous pouvons estimer ce que le courant devrait être au point montré dans la Figure 11, comparé à celui mesuré dans la Figure 10. que ce courant soit plus grand que 10A, n utilisez pas le capteur à courant élevé Pasco. Puissance Afin de calculer la puissance produite à n importe quel moment par le panneau solaire, il suffit de faire un calcul très simple: Puissance (Watts) = Tension (Volts) x Courant (Ampères) Comme nous l avons mentionné précédemment, la puissance théorique produite par le panneau solaire devrait être la même des deux côtés du régulateur de charges mais en réalité, il y a des pertes. Puissance Produite (Watts) = Tension (Fig 9 x Courant (Fig 10) Puissance (Fig 11) = Puissance(Fig 10) Tension (Fig 9) x Courant (Fig 10) = Tension (Fig 8) x Courant (Fig 11) Puissance qui entre dans la batterie (Watts) = Tension (Fig 8) x Courant (Fig 11) 4 x Courant (Fig 10) = 17.5V x 2A Nous nous attenons à ce qu il y ait la même perte de puissance dans le régulateur de charges du à des inefficacités du design. Mesurer le courant au point montré dans la Figure 12 [voir la fin du document] nous indiquera le montant de courant qui passe à travers l onduleur. Puisqu il y a la possibilité L efficacité du régulateur de charges représente la capacité du régulateur à convertir la tension donnée à la tension de la batterie. Un chiffre plus élevé représente une perte mois grande. Il est aussi possible de calculer la puissance qui entre dans l onduleur. Puissance dans l onduleur (Watts) = Tension (Fig 8) x Courant(Fig 12) Nous pouvons mesurer la puissance qui sort de l onduleur et qui entre dans nos appareils électrique en utilisant le compteur Watts Up? Pro. Cette valeur nous permettra alors de

7 Démonstration Solaire Photovoltaïque calculer l efficacité de l onduleur. L efficacité de l onduleur indique l efficacité de l onduleur quand il en vient à la conversion de puissance CC en puissance 110V CA. Ressources Additionnelles Survol de système Photovoltaïque efenreco/efenreco_003.cfm Canadian Mortgage and Housing Corporation Photovoltaics overview. 5 Efficacité Si votre école a une station météo qu elle peut utiliser avec un module de radiation solaire, il est possible de calculer l efficacité de votre panneau solaire PV. Le module de radiation solaire mesure l intensité de la radiation solaire (énergie) du soleil en Watts par mètre carré. Variablés Il y a plusieurs variables qui peuvent être testées pour voir leur impact sur la performance. Un début serait: Orientation Inclinaison Heure de la journée Temps de l année Ombrage Température Météo Il est important d essayer de ne changer qu un facteur pendant chaque test, pour attribuer les différences à la variable qui est changée.

8 Figure 7: Schéma de circuit pour réseau solaire PV complété Solaire 40W Figure 8: Mesurer la tension à travers la batterie V Solaire 40W Figure 9: Mesurer la tension à travers le panneau PV V Solaire 40W 6

9 Démonstration Solaire Photovoltaïque Figure 10: Mesurer le courant à partir du panneau PV 7 A Solaire 40W Figure 11: Mesurer le courant entrant dans la batterie Solaire 40W A Figure 12: Mesurer le courant qui entre dans l onduleur Solaire 40W A